常壓DBD等離子運(yùn)用在金屬絲退火工藝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論
文章導(dǎo)讀：運(yùn)用常壓DBD等離子給金屬絲退火，是由帶電粒子轟擊產(chǎn)生的總溫度（離子和電子）和中性電子的碰撞，讓動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能，會(huì)不斷加熱金屬絲表面達(dá)到退火溫度，之前我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，接下來(lái)詳細(xì)分析一下實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果：
1.常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體介電常數(shù)測(cè)量
在常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子清洗機(jī)的退火系統(tǒng)中，介電常數(shù)對(duì)頻率的依賴性是通過(guò)測(cè)量電極接觸和CLR如圖4所示。電介質(zhì)材料是放置在雙鋁電極的之間，高電壓、高頻函數(shù)發(fā)生器用作電源。 如圖4所示，介電介電常數(shù)對(duì)介電電壓的依賴性是通過(guò)電容的 ：
圖5 介電常數(shù)與頻率成依賴關(guān)系
圖6 顯示了伸長(zhǎng)率對(duì)頻率的依賴性
圖7 伸長(zhǎng)率與介電質(zhì)材料的關(guān)系
圖8 延伸率對(duì)介質(zhì)層厚度的影響
圖9 顯示了伸長(zhǎng)率和電介質(zhì)直徑的關(guān)系
在常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子清洗機(jī)的退火系統(tǒng)中，介電常數(shù)對(duì)頻率的依賴性是通過(guò)測(cè)量電極接觸和CLR如圖4所示。電介質(zhì)材料是放置在雙鋁電極的之間，高電壓、高頻函數(shù)發(fā)生器用作電源。 如圖4所示，介電介電常數(shù)對(duì)介電電壓的依賴性是通過(guò)電容的 ：
在平行電容的地方表示：
其中S是介電面積、d是放電間隙、εr和ε0分別是介質(zhì)和自由空間的介電常數(shù)。從方程（1）和（2）的介電常數(shù)（3）可以表示為 ：
相比之下，CRL表是用來(lái)測(cè)量介電常數(shù)如圖4所示：
從方程（3），介電常數(shù)對(duì)頻率的依賴關(guān)系如圖5所示。結(jié)果表明，在常壓DBD等離子清洗機(jī)中介電常數(shù)隨頻率的增加而增加。在45KHz，BN（氮化硼）和Al2O3（氧化鋁）的介電常數(shù)分別為12.9和6.79。
圖5 介電常數(shù)與頻率成依賴關(guān)系
2.常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體退火溫度對(duì)頻率的依賴性
圖6顯示了伸長(zhǎng)率對(duì)頻率的依賴性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明伸長(zhǎng)率和輸入頻率之間呈弱正相關(guān)。當(dāng)頻率從30千赫到40千赫，伸長(zhǎng)率略有增加。因此，我們估計(jì)頻率對(duì)退火溫度沒(méi)有影響。
圖6 顯示了伸長(zhǎng)率對(duì)頻率的依賴性
3.常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體退火溫度對(duì)介電材料的依賴性
在這部分中，觀察到電介質(zhì)的材料對(duì)退火條件的影響。圖7顯示了與介電常數(shù)的延伸率的比較。
圖7 伸長(zhǎng)率與介電質(zhì)材料的關(guān)系
這一結(jié)果表明，伸長(zhǎng)率強(qiáng)烈依賴于介電質(zhì)材料。使用氮化硼的伸長(zhǎng)率比使用二氧化硅高。根據(jù)一些介電材料（二氧化硅，氧化鋁，氮化硼和玻璃）的性能的比較，我們承認(rèn)，電介質(zhì)具有較高的介電常數(shù)是更有效地達(dá)到退火溫度。電介質(zhì)的物理特性，如熱膨脹和熔點(diǎn)，也很重要。例如，我們實(shí)驗(yàn)用的氧化鋁由于其較大的熱膨脹，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的退火采用水冷電極會(huì)突然破裂。對(duì)于最佳的退火結(jié)果，氮化硼是一個(gè)很好的選擇的介電材料。
4.常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體退火溫度與介質(zhì)厚度的關(guān)系
圖8顯示了延伸率對(duì)介質(zhì)層厚度的影響。這一結(jié)果表明，退火效果強(qiáng)烈地依賴于介電層厚度。相比伸長(zhǎng)率，使用薄電介質(zhì)的伸長(zhǎng)率比使用厚的更高的速率。
4.常壓DBD介質(zhì)阻擋等離子體退火溫度與介質(zhì)厚度的關(guān)系
圖8顯示了延伸率對(duì)介質(zhì)層厚度的影響。這一結(jié)果表明，退火效果強(qiáng)烈地依賴于介電層厚度。相比伸長(zhǎng)率，使用薄電介質(zhì)的伸長(zhǎng)率比使用厚的更高的速率。
圖8 延伸率對(duì)介質(zhì)層厚度的影響
5.常壓DBD等離子清洗機(jī)退火溫度與介質(zhì)尺寸的關(guān)系
圖9顯示了伸長(zhǎng)率和電介質(zhì)直徑的關(guān)系。電介質(zhì)的直徑尺寸是弱影響延伸率。值得注意的是，當(dāng)銅線被牽引通過(guò)反應(yīng)器時(shí)，顫振運(yùn)動(dòng)改變了導(dǎo)線表面的放電間隙長(zhǎng)度和加熱點(diǎn)、退火結(jié)果。此外，在寬的反應(yīng)器中退火的細(xì)銅絲，由于流光長(zhǎng)度密度降低引起細(xì)導(dǎo)線表面出現(xiàn)變色和不均勻。為了獲得穩(wěn)定的放電狀態(tài)，減少放電間隙長(zhǎng)度通常是必要的。然而，降低反應(yīng)器間隙減小了放電面積，從而降低了退火溫度。
圖9顯示了伸長(zhǎng)率和電介質(zhì)直徑的關(guān)系。電介質(zhì)的直徑尺寸是弱影響延伸率。值得注意的是，當(dāng)銅線被牽引通過(guò)反應(yīng)器時(shí)，顫振運(yùn)動(dòng)改變了導(dǎo)線表面的放電間隙長(zhǎng)度和加熱點(diǎn)、退火結(jié)果。此外，在寬的反應(yīng)器中退火的細(xì)銅絲，由于流光長(zhǎng)度密度降低引起細(xì)導(dǎo)線表面出現(xiàn)變色和不均勻。為了獲得穩(wěn)定的放電狀態(tài)，減少放電間隙長(zhǎng)度通常是必要的。然而，降低反應(yīng)器間隙減小了放電面積，從而降低了退火溫度。
圖9 顯示了伸長(zhǎng)率和電介質(zhì)直徑的關(guān)系
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